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2017-08-21 发布于北京
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基于Smith预估器的PCR仪时滞温控系统.pdf

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基于Smith预估器的PCR仪时滞温控系统.pdf

第43卷第2期同济大学学报(自然科学版) V01．43No．2 2015年2月 JOI瓜NAI．0F1硎GJI UNIⅦRSITY(NA，nmAI．scIENcE) Feb．2015 文章编号：0253—374X(2015)02—0293—06 DOI：10．1 基于Smith预估器的PCR仪时滞温控系统许秀锋，陆敏恂，周爱国，林宝照 (同济大学机械与能源工程学院，上海200092) 摘要：为了解决聚合酶链式反应(PCR)仪温度控制中的纯滞 cloning 后问题，在试验数据的基础上，基于Matlab搭建仿真模型．片段进行体外扩增的分子生物学技术．图1是典型仿真结果表明，加入Smith预估补偿环节可以较好地解决纯的PCR升降温工作循环曲线．PCR仪就是一种用来滞后效应带来的积分累积问题．将仿真得到的方法移植到实完成这种循环反应过程的仪器．际的控制中，可获得良好的控制效果．最后提出添加一个比例一积分一微分(PD)控制器的改进算法，用以解决Smith预估控制算法中鲁棒性不强的问题．关键词：聚合酶链式反应(PCR)仪；Smith预估；温度控制；纯滞后中图分类号：TK01+8 文献标志码：A Control ofPCRInstrument Time-delaySystem BasedOilSmithPredictor 日刊uJml… 图1 PCR工作循环曲线示意图‘1j XU tkwzhao Xiufeng，LUMinxun，ZHOUAiguo，LIN PCRwork Fig．1 cycl每11 (SchoolofMechanical Engineering，TongjiUniversity，Shanghai 200092．China) 从图1可以看出，PCR反应的周期性热循环涉及到多个反应温度的快速切换与精确跟踪控制．从 to Abstract：Inordersolvethe time of pure delayproblem动态性能上来说，一次PCR循环一般需要2～4 reaction(PCR) controlin chain temperature polymerase rain，而完成一次基因扩增所需要的循环次数通常为 Matlabsimulationmodelwasbuilthasedonactual aDparatus，a thatthe 30～40次，这样一来，完成一次PCR试验就需要近 data．Thesimulationresultsshow experiment control withtheSmith can 两个小时．如果能提高温度控制的响应能力，就可以 temperaturesystem predictorloop in